分式的加减

📘 分式·
⭐⭐
·同分母、异分母

🎯 学习目标

  • 掌握同分母分式加减的运算法则
  • 理解异分母分式加减需先通分,并能正确进行通分
  • 能熟练计算含整式或简单因式分解的分式加减题

📚 核心概念

分式的加减分为两种情况:同分母和异分母。

1. 同分母分式加减:分母相同,只需将分子相加减,分母保持不变。例如:

ac+bc=a+bc,acbc=abc\frac{a}{c} + \frac{b}{c} = \frac{a + b}{c}, \quad \frac{a}{c} - \frac{b}{c} = \frac{a - b}{c}

注意结果要化简到最简分式。

2. 异分母分式加减:分母不同,不能直接相加减,必须先通分,即找到各分母的最简公分母(LCM),把每个分式化成以该公分母为分母的等价分式,再按同分母法则计算。

找最简公分母的方法:

  • 先对每个分母进行因式分解;
  • 取所有不同因式的最高次幂的乘积。

例如:1x+1x+1\frac{1}{x} + \frac{1}{x+1} 的最简公分母是 x(x+1)x(x+1),通分后变为:

x+1x(x+1)+xx(x+1)=2x+1x(x+1)\frac{x+1}{x(x+1)} + \frac{x}{x(x+1)} = \frac{2x+1}{x(x+1)}

整个过程强调“先通分,再加减,最后化简”。

📝 关键公式

  • 同分母加减
ac±bc=a±bc \frac{a}{c} \pm \frac{b}{c} = \frac{a \pm b}{c}

示例:3x+5x=8x\frac{3}{x} + \frac{5}{x} = \frac{8}{x}

  • 异分母通分后加减
ab+cd=ad+bcbd(当 b,d互质时) \frac{a}{b} + \frac{c}{d} = \frac{ad + bc}{bd} \quad (\text{当 } b,d \text{互质时})

示例:12+13=13+1223=56\frac{1}{2} + \frac{1}{3} = \frac{1\cdot3 + 1\cdot2}{2\cdot3} = \frac{5}{6}

  • 最简公分母(LCM):取各分母所有因式的最高次幂之积。 示例:分母为 xxx21=(x1)(x+1)x^2-1=(x-1)(x+1),则最简公分母为 x(x1)(x+1)x(x-1)(x+1)

💡 经典例题

例题1(同分母):计算 2xx1x+3x1\frac{2x}{x-1} - \frac{x+3}{x-1}

  1. 分母相同,直接减分子:
2x(x+3)x1 \frac{2x - (x + 3)}{x - 1}
  1. 去括号注意符号:
2xx3x1=x3x1 \frac{2x - x - 3}{x - 1} = \frac{x - 3}{x - 1}
  1. 已是最简分式,答案为 x3x1\frac{x - 3}{x - 1}

例题2(异分母):计算 1x+2x2x\frac{1}{x} + \frac{2}{x^2 - x}

  1. 因式分解分母:x2x=x(x1)x^2 - x = x(x - 1)
  2. 找最简公分母:两个分母分别是 xxx(x1)x(x - 1),所以最简公分母是 x(x1)x(x - 1)
  3. 通分:
1x=(x1)x(x1),2x(x1) 保持不变 \frac{1}{x} = \frac{(x - 1)}{x(x - 1)}, \quad \frac{2}{x(x - 1)} \text{ 保持不变}
  1. 相加:
x1+2x(x1)=x+1x(x1) \frac{x - 1 + 2}{x(x - 1)} = \frac{x + 1}{x(x - 1)}
  1. 检查是否可约分:分子分母无公因式,已是最简形式。

最终答案:x+1x(x1)\frac{x + 1}{x(x - 1)}

⚠️ 易错点

  • 忘记去括号变号:如 acb+dc\frac{a}{c} - \frac{b + d}{c} 应写成 a(b+d)c=abdc\frac{a - (b + d)}{c} = \frac{a - b - d}{c},漏掉括号会导致符号错误。

  • 通分时只乘部分项:例如 1x+1x+1\frac{1}{x} + \frac{1}{x+1},有人误写成 1+1x(x+1)\frac{1 + 1}{x(x+1)},正确做法是分子也要对应乘上另一个分母。

  • 未因式分解就找公分母:如分母为 x24x^2 - 4x2x - 2,若不分解成 (x2)(x+2)(x-2)(x+2),会误以为公分母是 (x24)(x2)(x^2 - 4)(x - 2),其实最简公分母是 (x2)(x+2)(x-2)(x+2)

  • 结果未化简:计算完后要检查分子分母是否有公因式,如有应约分至最简。

  • 混淆加减与乘除法则:分式加减必须通分,而乘除不需要。不要把 ab+cd\frac{a}{b} + \frac{c}{d} 错当成 acbd\frac{ac}{bd}

💡 例题

1

计算 2024+12023+120242023+12024+12023\frac{2024+\frac{1}{2023+\frac{1}{2024}}}{2023+\frac{1}{2024+\frac{1}{2023}}} 的值。

  1. 观察题目,发现分子和分母的结构非常相似,只是数字 2024 和 2023 的位置互换了。
  2. 为了简化计算,我们可以用字母代替数字。设 a=2024a = 2024b=2023b = 2023
  3. 原式可以表示为:a+1b+1ab+1a+1b\frac{a+\frac{1}{b+\frac{1}{a}}}{b+\frac{1}{a+\frac{1}{b}}}
  4. 先化简分子:a+1b+1a=a+1ab+1a=a+aab+1=a(ab+1)+aab+1=a2b+2aab+1a+\frac{1}{b+\frac{1}{a}} = a+\frac{1}{\frac{ab+1}{a}} = a+\frac{a}{ab+1} = \frac{a(ab+1)+a}{ab+1} = \frac{a^2b+2a}{ab+1}
  5. 再化简分母:b+1a+1b=b+1ab+1b=b+bab+1=b(ab+1)+bab+1=ab2+2bab+1b+\frac{1}{a+\frac{1}{b}} = b+\frac{1}{\frac{ab+1}{b}} = b+\frac{b}{ab+1} = \frac{b(ab+1)+b}{ab+1} = \frac{ab^2+2b}{ab+1}
  6. 将化简后的分子和分母相除:a2b+2aab+1ab2+2bab+1=a2b+2aab2+2b\frac{\frac{a^2b+2a}{ab+1}}{\frac{ab^2+2b}{ab+1}} = \frac{a^2b+2a}{ab^2+2b}
  7. 提取公因式:分子 =a(ab+2)= a(ab+2),分母 =b(ab+2)= b(ab+2)
  8. 约分后得到:ab\frac{a}{b}
  9. 代入 a=2024a = 2024b=2023b = 2023,结果为 20242023\frac{2024}{2023}
2

把下面的和写成一个最简分数:112+123+134+145++1910\frac{1}{1\cdot 2} + \frac{1}{2\cdot 3} + \frac{1}{3\cdot 4} + \frac{1}{4\cdot 5} + \dots + \frac{1}{9\cdot 10}

  1. 注意每一项都可以写成
1n(n+1)=1n1n+1.\frac{1}{n (n+1)} = \frac{1}{n} -\frac{1}{n+1}.

。 2. 这可以通过设

1n(n+1)=An+Bn+1\frac{1}{n (n+1)} = \frac{A}{n} + \frac{B}{n+1}

(其中AAB,B,是未知数),再交叉相乘解出AAB.B.得到。 3. 由此发现,每一项的1n+1-\frac{1}{n+1}与下一项的1n\frac{1}{n}相互抵消。 4. 所以这个和等于11(9)+1=910.1 - \frac{1}{(9)+1} = \boxed{\frac{9}{10}}.

✏️ 练习

1

用部分分式分解:

1x(x+1)(x+2)(x+3)(x+4)=Ax+Bx+1+Cx+2+Dx+3+Ex+4\frac{1}{x(x + 1)(x + 2)(x + 3)(x + 4)} = \frac{A}{x} + \frac{B}{x + 1} + \frac{C}{x + 2} + \frac{D}{x + 3} + \frac{E}{x + 4}

其中A,A,B,B,C,C,D,D,E.E.是常数。求A+B+C+D+E.A + B + C + D + E.

2

分式

x219x32x25x+6\frac{x^2 - 19}{x^3 - 2x^2 - 5x + 6}

的部分分式分解为

Ax1+Bx+2+Cx3.\frac{A}{x - 1} + \frac{B}{x + 2} + \frac{C}{x - 3}.

。求乘积ABC.ABC.

3

把下面的和写成一个最简分数:112+123+134+145++1910\frac{1}{1\cdot 2} + \frac{1}{2\cdot 3} + \frac{1}{3\cdot 4} + \frac{1}{4\cdot 5} + \dots + \frac{1}{9\cdot 10}

4

nn取1到2009的所有正整数时,求形如2n(n+2)\frac{2}{n(n+2)}的2009个分数的和。结果保留三位小数。

5

求常数A,A,B,B,CC,使得

4x(x5)(x3)2=Ax5+Bx3+C(x3)2.\frac{4x}{(x - 5)(x - 3)^2} = \frac{A}{x - 5} + \frac{B}{x - 3} + \frac{C}{(x - 3)^2}.

请填入有序三元组(A,B,C).(A,B,C).